水工混凝土溫控和濕控防裂方法研究.pdf

1、本文主要就混凝土的水化溫升模型、考慮損傷的溫度及應(yīng)力計(jì)算模型、混凝土濕度及干縮應(yīng)力宏觀、細(xì)觀基本理論及模型、水管冷卻計(jì)算方法以及與溫度、濕度參數(shù)相關(guān)的試驗(yàn)等幾個(gè)與實(shí)際工程緊密相關(guān)的問題進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，主要內(nèi)容和成果如下： （1）系統(tǒng)地回顧和闡述了混凝土溫控及仿真計(jì)算、濕度場(chǎng)與干縮應(yīng)力以及細(xì)觀損傷力學(xué)等方面的發(fā)展及研究現(xiàn)狀，指出了在這些領(lǐng)域仍然存在及尚待解決的問題，并提出了解這些問題的一些較為實(shí)用先進(jìn)的思路和方法。

2、（2）引入考慮自身溫度歷程影響的水化放熱理論新模型及考慮損傷影響的混凝土應(yīng)力場(chǎng)仿真計(jì)算理論，認(rèn)為傳統(tǒng)的粘彈性溫度、徐變應(yīng)力場(chǎng)仿真計(jì)算中，除了溫度計(jì)算時(shí)需要考慮混凝土的溫變、時(shí)變特性外，在應(yīng)力計(jì)算中還需考慮各種外荷載導(dǎo)致?lián)p傷作用的影響。 （3）實(shí)現(xiàn)了不同材質(zhì)水管內(nèi)邊界分別被視為第一類和第三類邊界時(shí)的水管冷卻計(jì)算程序，反演得出了周公宅拱壩塑料質(zhì)PE水管邊界被視為第三類邊界時(shí)的“等效表面散熱系數(shù)”，明確了“等效表面散熱系數(shù)”與水管通水

3、流量之間的相互關(guān)系，并對(duì)比分析了塑料質(zhì)水管與鐵管之間冷卻效果的差異，從中獲取了一些具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的結(jié)論和建議。 （4）分別從宏觀和細(xì)觀的角度實(shí)現(xiàn)了混凝土三維非線性、非穩(wěn)定濕度及干縮應(yīng)力場(chǎng)的仿真計(jì)算。在宏觀計(jì)算理論中，認(rèn)為高性能混凝土濕度及干縮應(yīng)力計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮內(nèi)部自干燥作用的影響；細(xì)觀研究方面，混凝土被視為由骨料及砂漿組成的多相復(fù)合材料，研究混凝土濕度擴(kuò)散及干縮特性時(shí)，必須考慮骨料與砂漿材料特性差異以及應(yīng)力導(dǎo)致的損傷影響，最后實(shí)

4、現(xiàn)了細(xì)觀層次上混凝土濕度、干縮變形及干縮應(yīng)力場(chǎng)與損傷場(chǎng)的耦合計(jì)算。 （5）引入改進(jìn)加速遺傳算法，對(duì)混凝土多參數(shù)反問題進(jìn)行了反演計(jì)算識(shí)別。提出采用多重指數(shù)與雙曲線的組合模型對(duì)混凝土的水化放熱過程進(jìn)行擬合，幾個(gè)室內(nèi)及實(shí)際工程反演計(jì)算結(jié)果表明，溫度計(jì)算值與實(shí)測(cè)結(jié)果非常吻合。 （6）采用混凝土水管冷卻三維非線性非穩(wěn)定溫度和應(yīng)力的精細(xì)算法，對(duì)周公宅拱壩7＃（岸坡壩段）和12＃（河床壩段）兩個(gè)典型壩段的水管冷卻效果進(jìn)行了仿真計(jì)算分析

5、，提出了“變溫冷卻方案”以適用不同季節(jié)溫控防裂的需要，總結(jié)了一套針對(duì)拱壩兩類典型壩段行之有效的溫控防裂方案，研究成果已經(jīng)應(yīng)用于指導(dǎo)該壩混凝土后期壩體的水管冷卻布置和冷卻方法與過程，且取得很好效果。 （7）采用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與理論研究相結(jié)合的思路，對(duì)平原地區(qū)典型水工薄壁混凝土結(jié)構(gòu)姜唐湖退水閘和曹娥江大閘兩工程施工期混凝土的溫度和應(yīng)力進(jìn)行了仿真計(jì)算。深入分析了此類“倒丁字形”混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)“棗核形”裂縫的開裂機(jī)理，提出“表面保溫＋內(nèi)部降溫